Czym jest czujnik wagowy typu belka konsolekowa

Podstawowy podział strukturalny

Czujnik obciążenia typu belka konsolekowa to zasadniczo sprężysta metalowa belka zamocowana jednym końcem i swobodna na drugim końcu. Składa się głównie z następujących elementów:

1. Elastyczne ciało (wrażliwa belka)

● Materiał: Zazwyczaj wykonane ze stopu stalowego 40CrNiMoA lub ze stali nierdzewnej 17-4PH, zapewniające doskonałą sprężystość i odporność na zmęczenie.

● Kształt: Prostokątny blok lub stopniowa belka o zmiennej powierzchni przekroju, zwykle o długości od 50 do 300 mm.

● Kluczowy element projektowania: Środkowa część belki zwykle zawiera obszar zredukowanej grubości (strefa odkształcenia), aby skoncentrować odkształcenie i tym samym poprawić czułość.

● Koniec zamocowany: Sztywno zamocowany do podstawy przy użyciu 2–4 śrub.

● Koniec obciążany: Posiada głowicę obciążającą (kulę stalową lub tłocznik) na górze, za pośrednictwem której obciążenie jest przykładane pionowo do końca belki.

2. Rezystancyjne tensometry

Zazwyczaj do utworzenia pełnego mostka Wheatstone’a stosuje się 4 tensometry.

Położenia montażowe:

● 2 tensometry zamontowane na górnej powierzchni belki (strefa rozciągania).

● 2 tensometry zamontowane na dolnej powierzchni belki (strefa ściskania).

● Alternatywnie mogą być zamontowane w pobliżu osi obojętnej po bokach belki (tryb ścinania), co zapewnia lepszą odporność na obciążenia przyłożone poza środkiem.

● Nominalna rezystancja wynosi zazwyczaj 350 Ω, choć dostępne są również wersje o rezystancji 120 Ω i 700 Ω.

● Długość siatki mieści się zwykle w zakresie od 1 mm do 6 mm i dobiera się ją w zależności od wymiarów belki.

3. Kompensacja i uszczelnienie

Zawiera wbudowane rezystory kompensujące temperaturę (do kompensacji zera i czułości).

Stosuje uszczelnienie spawane lub klejowe, zapewniające stopnie ochrony IP67 lub IP68.

Opcje Kabla: Kabel lub łącznik z bezpośrednim wyjściem (np. wtyk lotniczy M12).

Kluczowe parametry techniczne

Wytyczne dotyczące instalacji i użytkowania

Poprawne metody instalacji

Koniec stały musi być sztywno zamocowany, a płaskość powierzchni montażowej nie może przekraczać 0,05 mm.

Między głowicą obciążającą a obiektem ważonym należy utrzymywać kontakt punktowy lub liniowy, aby uniknąć sił bocznych.

Kable należy prawidłowo zamocować i prowadzić tak, aby zapobiec zakłóceniom sygnału spowodowanym ich huśtaniem.

W przypadku równoległego stosowania wielu czujników (np. w dwupunktowej wadze platformowej) konieczne jest zapewnienie jednolitego rozkładu obciążenia na wszystkie czujniki.

Typowe źródła błędów

● Błąd obciążenia poza środkiem: Obciążenia odchylające się od punktu przyłożenia generują dodatkowe momenty zginające, co powoduje odchylenia wskazań.

● Siła boczna / skręcanie: Belki konsole są wrażliwe na siły boczne; nieprawidłowa instalacja może powodować dryf zera.

● Wpływ temperatury: Zmiany temperatury otoczenia powodują dryf zera i czułości.

● Pełzanie: Wolne zmiany sygnału wyjściowego przy długotrwałym obciążeniu maksymalnym.

● Wibracje mechaniczne: W środowiskach dynamicznych wymagane są tłumiki uderzeń lub cyfrowe filtrowanie.

Porównanie z innymi czujnikami obciążenia

Przykład zastosowania praktycznego: mała waga platformowa

Waga platformowa o nośności 1 tony zwykle wykorzystuje 4 tensometry belkowe konsolowe ustawione w czterech narożnikach:

Nośność na czujnik: 500 kg każdy (4 × 500 kg = 2 t łącznie, zapewniając 50-procentową margines bezpieczeństwa).

● Cztery czujniki są połączone równolegle, a sygnały są zbierane w skrzynce rozdzielczej.

● Wewnętrzne potencjometry regulacyjne w skrzynce rozdzielczej służą do korekcji błędów w narożnikach.

● Sygnał wyjściowy jest przekazywany do wskaźnika wagowego, który wyświetla masę po konwersji analogowo-cyfrowej (A/D) i kalibracji.

Proces kalibracji: Ustawienie zera przy braku obciążenia → Założenie standardowych ciężarków kontrolnych → Wprowadzenie wartości masy → Wskaźnik automatycznie oblicza współczynnik kalibracji.